一株耐药芽孢杆菌在头孢制药废水处理中的应用

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在抗生素的生产过程中,尤其是采用化学合成手段生产抗生素的过程中,企业会产生含有抗生素以及大量有机污染物的制药工业废水,其中氮、磷污染物也相对较高,对环境造成了巨大的危害,需要妥善的进行处置。以头孢制药行业为例,目前企业通常采用以常规生物处理手段为主,化学氧化手段为辅的方法处理头孢制药废水。虽然在一定程度上,头孢制药废水得到了治理,但是限于常规活性污泥并不能接受废水中存在大量头孢类抗生素活性结构以及溶剂组分,企业不得不降低产能来减少污水处理系统的负荷,或者花费高昂的成本进行化学氧化来处理已有常规活性污泥系统无法消化的污染总量。
  本研究从头孢制药废水的活性污泥样品中分离得到了一株耐盐耐头孢类抗生素细菌,并采用多相分类学研究方法对其进行了鉴定。从头孢制药废水的活性污泥样品中分离得到的菌株S9属于芽孢杆菌属的一员,并且16SrRNA基因与目前已知的芽孢杆菌标准种最相似的菌种为蜡样芽孢杆菌,应代表了蜡样芽孢杆菌的一个新亚种。根据S9的发现地理位置,建议命名为Bacilluscereussubsp.taizhou,nov。S9菌体为革兰氏阳性杆状细胞,可产生内生芽孢,基因组G+C含量为36.5mol%,16SrRNA基因与BacilluscereusATCC14579T最为相似(98.81%),呼吸醌类型为MK-7,细胞脂肪酸类型主要是anteisoC15:0,isoC15:0,isoC17:0,C16:0,anteisoC17:0,与BacilluscereusATCC14579T的DNA杂交率为64%。并根据抗生素敏感实验及抗生素降解实验结果可知,S9能实现对头孢克洛(CFC)的有效降解。
  在研究过程中,S9被发现可以耐受高浓度的头孢类抗生素以及盐度,并且保持细胞代时低于20分钟。本研究利用发酵工艺的手段,以高浓度头孢制药废水作为S9发酵培养基,以开放的污水处理池作为发酵容器,以废水中的有机污染物作为营养来源,大量增殖S9菌体,最后通过膜生物反应器分离菌体与废水,从而将大量有机碳和氮从废水中去除,COD去除率和NH3-N去除率均大于50%,对CFC去除率高达90%,保证出水CFC较低浓度,并且系统能长期保持连续稳定运行。
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